Progetto: Pallone di elio sospeso a 2 metri dal suolo ????
Ciao a tutti. Mi serve una mano.. consulto questo forum da un bel pò, e ora mi sono registrato per avere una mano a fare dei calcoli.
Devo far si che un pallone di elio, a cui è attaccato un peso da 2 kg, resti sospeso in aria. Precisamente a due metri dal suolo, e da li non si deve muovere. Mi rendo conto che devo far fronte ad altri problemi (come varazioni di temperatura e pressione atmosferica), ma prima di pensarci devo capire quali calcoli fare per far si che il pallone stia a 2 metri.
Ovviamente non posso collegare al pallone un filo di due metri fissato al suolo.
Il pallone non deve avere alcun tipo di contatto con qualsiasi cosa (suolo,tetto e pareti). Insomma devo capire quanto elio devo avere nel pallone. Quindi se non chiedo troppo, vorrei vedere una sorta di procedimento logico, cosi qualora cambiassi il peso o l'altezza, saprei cosa variare. Vi ringrazio di cuore.
COrdiali saluti
Rodrigoson6
Devo far si che un pallone di elio, a cui è attaccato un peso da 2 kg, resti sospeso in aria. Precisamente a due metri dal suolo, e da li non si deve muovere. Mi rendo conto che devo far fronte ad altri problemi (come varazioni di temperatura e pressione atmosferica), ma prima di pensarci devo capire quali calcoli fare per far si che il pallone stia a 2 metri.
Ovviamente non posso collegare al pallone un filo di due metri fissato al suolo.
Il pallone non deve avere alcun tipo di contatto con qualsiasi cosa (suolo,tetto e pareti). Insomma devo capire quanto elio devo avere nel pallone. Quindi se non chiedo troppo, vorrei vedere una sorta di procedimento logico, cosi qualora cambiassi il peso o l'altezza, saprei cosa variare. Vi ringrazio di cuore.
COrdiali saluti
Rodrigoson6
Risposte
Sei UN GRANDE!!!!!!!!
Ho solo alcune domandine da porre, inerente il problema:
1) la distanza tra zavorra e suolo deve essere di 2 metri. Ma da come ho capito, facendo questi calcoli, avro l'aerostato in equilibrio. Quindi bastera' sollevare l'aerostato di tot centimentri, affinche' ci sia una distanza tra suolo e zavorra pari a 2 metri giusto ???
2) nel problema non abbiamo considerato il peso del pallone e delle valvole ad esempio. Non cambia niente se aggiungo il peso di queste componenti al valore del parametro "peso zavorra" ? Insomma non cambiano le forumule?
3) questo credo possa essere un problema.. Il pallone in realta avra' la forma di una ciambella (di una camera d'aria). Una struttura in alluminio collega la zavorra al "pallone". Ovviamente la zavorra sara' sulla direttrice del centro dellla ciambella. Cosi avro' un sistema equilibrato. Credo che avendo una superficie diversa, spostera' piu aria, quindi dovrebbe cambiare la forza di archimede???
La forma a ciambella fara' si che l'aerostato subisca meno l'effetto di eventuali correnti d'aria.
Grazie mille !!! Non so come ringraziarti
Rodrigoson6
Ho solo alcune domandine da porre, inerente il problema:
1) la distanza tra zavorra e suolo deve essere di 2 metri. Ma da come ho capito, facendo questi calcoli, avro l'aerostato in equilibrio. Quindi bastera' sollevare l'aerostato di tot centimentri, affinche' ci sia una distanza tra suolo e zavorra pari a 2 metri giusto ???
2) nel problema non abbiamo considerato il peso del pallone e delle valvole ad esempio. Non cambia niente se aggiungo il peso di queste componenti al valore del parametro "peso zavorra" ? Insomma non cambiano le forumule?
3) questo credo possa essere un problema.. Il pallone in realta avra' la forma di una ciambella (di una camera d'aria). Una struttura in alluminio collega la zavorra al "pallone". Ovviamente la zavorra sara' sulla direttrice del centro dellla ciambella. Cosi avro' un sistema equilibrato. Credo che avendo una superficie diversa, spostera' piu aria, quindi dovrebbe cambiare la forza di archimede???
La forma a ciambella fara' si che l'aerostato subisca meno l'effetto di eventuali correnti d'aria.
Grazie mille !!! Non so come ringraziarti
Rodrigoson6
Dunque ricapitoliamo:
Per sapere quanto volume dovrà esserci nel mio aerostato devo fare questa formula:
\[ V_{pallone} = \frac{m_{zav}}{\rho_{aria}-\rho_{elio}} \]
Per sapere quanta massa di elio deve esserci in quel volume, supponendo che l'aerostato si trovi in condizioni atmosferiche ideali (1 atm e O°), devo usare questa formula:
\[ m_{elio} = {\rho_{elio}} \cdot \frac{m_{zav}}{\rho_{aria}-\rho_{elio}} \]
Se invece devo sapere quanto lungo dovrà essere il supporto (tu lo avevi chiamato filo) che colleghera la zavorra al centro della ciambella (ovviamente tramite una struttuta portante, perchè non c'è niente al centro della ciambella) dovro sempre fare questa formula:
\( R_{pallone} = 2 - \sqrt[3]{\frac{m_{zav}}{\rho_{aria}-\rho_{elio}}} = \)
Il problema e che non so " R pallone" a quale raggio della ciambella (toro) si riferisce. Suppongo R (e non r). Giusto ??
Infine conoscedo il volume, avendolo calcolato con la forma sopracitata, per calcolare R e r dobbiamo usare questa formula?
\[ 2\pi^2Rr^2 = \frac{m_{zav}}{\rho_{aria}-\rho_{elio}} \] verificata, ad esempio, per \(R =1.0089 \; m\) e \(r = 0.3000 \; m\).
Perdona l'ignoranza, ma non capisco come calcolare R e r se nella formula ho per l'appunto due incognite...
Infine , sorvolando sui i problemi di natura atmosferica, credi ci possano essere altri problemi ?
Comunque non so veramente come ringraziarti!
Per sapere quanto volume dovrà esserci nel mio aerostato devo fare questa formula:
\[ V_{pallone} = \frac{m_{zav}}{\rho_{aria}-\rho_{elio}} \]
Per sapere quanta massa di elio deve esserci in quel volume, supponendo che l'aerostato si trovi in condizioni atmosferiche ideali (1 atm e O°), devo usare questa formula:
\[ m_{elio} = {\rho_{elio}} \cdot \frac{m_{zav}}{\rho_{aria}-\rho_{elio}} \]
Se invece devo sapere quanto lungo dovrà essere il supporto (tu lo avevi chiamato filo) che colleghera la zavorra al centro della ciambella (ovviamente tramite una struttuta portante, perchè non c'è niente al centro della ciambella) dovro sempre fare questa formula:
\( R_{pallone} = 2 - \sqrt[3]{\frac{m_{zav}}{\rho_{aria}-\rho_{elio}}} = \)
Il problema e che non so " R pallone" a quale raggio della ciambella (toro) si riferisce. Suppongo R (e non r). Giusto ??
Infine conoscedo il volume, avendolo calcolato con la forma sopracitata, per calcolare R e r dobbiamo usare questa formula?
\[ 2\pi^2Rr^2 = \frac{m_{zav}}{\rho_{aria}-\rho_{elio}} \] verificata, ad esempio, per \(R =1.0089 \; m\) e \(r = 0.3000 \; m\).
Perdona l'ignoranza, ma non capisco come calcolare R e r se nella formula ho per l'appunto due incognite...
Infine , sorvolando sui i problemi di natura atmosferica, credi ci possano essere altri problemi ?
Comunque non so veramente come ringraziarti!
Allora:
1) Per la massa di elio, ho capito come fare.
2) Per il volume dell'aerostato, ho capito come fare.
3) Per quanto riguarda il filo che collega la zavorra alla ciambella, mi pare di aver capito che sia una cavolata. Insomma se voglio che il centro della ciambella sia a 2 metri dal suolo e che la zavorra sia a 1,5 metri dal suolo, allora dovrò semplicemente avere un filo di 0,5 m che collega la zavorra e la ciambella. GIUSTO ???
4) Per quanto riguardo il problemino delle due incognite, non mi è chiara solo una cosa di quanto hai scritto:
\[ 2\pi^2 R r^2 = 1.7923 \]
"1,7923" sarebbe il volume dell'aerostato (ovvero del toro) ??????''
Grazie ancora
1) Per la massa di elio, ho capito come fare.
2) Per il volume dell'aerostato, ho capito come fare.
3) Per quanto riguarda il filo che collega la zavorra alla ciambella, mi pare di aver capito che sia una cavolata. Insomma se voglio che il centro della ciambella sia a 2 metri dal suolo e che la zavorra sia a 1,5 metri dal suolo, allora dovrò semplicemente avere un filo di 0,5 m che collega la zavorra e la ciambella. GIUSTO ???
4) Per quanto riguardo il problemino delle due incognite, non mi è chiara solo una cosa di quanto hai scritto:
\[ 2\pi^2 R r^2 = 1.7923 \]
"1,7923" sarebbe il volume dell'aerostato (ovvero del toro) ??????''
Grazie ancora
"TeM":
Tutto giusto
vorrei una tua opinione riguardo ad un mio fantasioso pensiero.
Se per assurdo il suolo si sollevasse di un metro, all'improvviso, credi che l'aerostato possa spostarsi ? insomma l'aria presente al di sotto dell'aerostato (in condizioni normali), andando verso l'alto insieme al suolo (durante il movimento del suolo stesso) potrebbe spostre l'aerostato ?????
E se questo movimento fosse lento e graduale ?
Ovviamente è solo una mia curiosità Infine credi che questa stuttura (ciambella e zavorra "centrale) possa essere la più stabile ? Per stabile intendo resistere ad eventuali correnti d'aria.
Grazie ancora
"TeM":
Per quanto riguarda la forma ideale, te lo avrei voluto dire ancora prima, ma dato che eri convinto di usare
un aerostato toroidale ho lasciato perdere. In ogni modo la forma più adatta è la sfera in quanto ha momento
d'inerzia maggiore rispetto a qualsiasi asse del toro. Vedi come sono fatti i palloni sonda.
Ma parliamo di una sostanziale differenza di stabilità ??? Oppure cambia poco???
E comunque perdona l'ignoranza, ma credo bisogni considerare il momento di inerzia dell'intera struttura (toro + supporto e zavorra)...o no???
L'idea di usare una ciambella nasce sopratutto dall'esigenza di inserire varie componenti (compressore e "aspiratore" di elio, per le variazioni atmosferiche), piccole componenti elettroniche per rendere tutto automatico, batterie e quant'altro. Insomma sulla ciambella avrei più superficie e potrei dislocare le varie componenti un pò ovunque (andando comunque a bilanciare il tutto). Mentre su una sfera credo di avere minore superficie per fare tutto ciò. PER SUPERFICIE in questo preciso esempio, mi riferisco alla superficie "superiore". Per farmi capire potrei dire... parallela alla linea dell'orizzonte
Quindi non potrei mettere queste componenti "ai lati" della sfera spero di essermi spiegato
5:4 hmm da non è male... comunque non deve essere soggetto a correnti d'aria o vento, quindi credo possa essere stabile.
Per superficie intendo la superficie "superiore". Ad esempio su una sfera posso fissare i componenti solo sopra. PErchè sopra? Perchè è più comodo e più semplice. Montare tutte le componenti su una sfera, e rendere allo stesso tempo il tutto bilanciato risulta più dififcile. Sulla ciambella ho più superificie superiore (superficie piana diciamo) e posso dislocare le varie componenti, bilnciando il tutto con più facilità. Non so se mi sono spiegato...sarebbe più facile con un disegno
Comunque credi potrebbero esserci problemi ???
Grazie
comunque non deve essere soggetto a correnti d'aria o vento, quindi credo possa essere stabile.Per superficie intendo la superficie "superiore". Ad esempio su una sfera posso fissare i componenti solo sopra. PErchè sopra? Perchè è più comodo e più semplice. Montare tutte le componenti su una sfera, e rendere allo stesso tempo il tutto bilanciato risulta più dififcile. Sulla ciambella ho più superificie superiore (superficie piana diciamo) e posso dislocare le varie componenti, bilnciando il tutto con più facilità. Non so se mi sono spiegato...sarebbe più facile con un disegno
Comunque credi potrebbero esserci problemi ???
Grazie
Perdonate il lungo ritardo, ma solo oggi voglio cimentarmi in questo progetto e' rivedendo le forumule mi e' venuto un dubbio amletico...
Questa e' la formula per trovare il volume necessario affinche l'elio riesca a sollevare i 2kg della zavorra e a rimanere sospeso in aria.
\[ V_{pallone} = \frac{m_{zav}}{\rho_{aria}-\rho_{elio}} \]
Quindi "massa zavorra" = 2kg della zavorra
Questa invece e' la formula per sapere quanta massa di elio dovra esserci nel "pallone":
\[ m_{elio} = {\rho_{elio}} \cdot \frac{m_{zav}}{\rho_{aria}-\rho_{elio}} \]
Ovvero= 0.3179 kg
Mi chiedevo se nel calcolo del Volume del pallone devo considerare solo il peso di tutta la struttura eccetto la massa dell'elio presente all'interno del pallone. Giusto??
Mentre per il calcolo della forza peso,
Devo considerare la massa di tutta la struttura piu' massa di elio compreso ???
e' rivedendo le forumule mi e' venuto un dubbio amletico...Questa e' la formula per trovare il volume necessario affinche l'elio riesca a sollevare i 2kg della zavorra e a rimanere sospeso in aria.
\[ V_{pallone} = \frac{m_{zav}}{\rho_{aria}-\rho_{elio}} \]
Quindi "massa zavorra" = 2kg della zavorra
Questa invece e' la formula per sapere quanta massa di elio dovra esserci nel "pallone":
\[ m_{elio} = {\rho_{elio}} \cdot \frac{m_{zav}}{\rho_{aria}-\rho_{elio}} \]
Ovvero= 0.3179 kg
Mi chiedevo se nel calcolo del Volume del pallone devo considerare solo il peso di tutta la struttura eccetto la massa dell'elio presente all'interno del pallone. Giusto??
Mentre per il calcolo della forza peso,
Devo considerare la massa di tutta la struttura piu' massa di elio compreso ???
Accedi a tutti gli appunti
Tutor AI: studia meglio e in meno tempo